4物体系统的受力分析
4物体的受力分析
答案： 答案：C
二、物体受力的分析
把研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找 把研究对象在特定的物理情景中所受到的所有外力找 外力 出来，并画出受力图，就是受力分析。 出来，并画出受力图，就是受力分析。
正确地受力分析，是解决好力学问题的关键
1、受力分析的顺序： 、受力分析的顺序： 先找重力 再找接触力（弹力、摩擦力） 再找接触力（弹力、摩擦力） 最后分析其它力（场力、浮力等） 最后分析其它力（场力、浮力等）
§2、4 物体的受力分析
一、牛顿第三定律
1、内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等， 、内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等， 方向相反，而且在一条直线上。 方向相反，而且在一条直线上。 2、表达式： F = － F ’ 、表达式： 说明： 说明： 关于一对作用力、反作用力的关系， 关于一对作用力、反作用力的关系，除牛顿第三定律反 映的“等大、反向、共线”的关系外，还应注意以下几点： 映的“等大、反向、共线”的关系外，还应注意以下几点： 同时、同性、 ①同时、同性、异物 ②作用力和反作用力的关系与物体运动状态无关 借助牛顿第三定律可以变换研究对象， ③借助牛顿第三定律可以变换研究对象，从一个物体的受 力分析过渡到另一个物体的受力分析
4、注意要点 、
①研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力，不要 研究对象的受力图，通常只画出根据性质命名的力， 受力图 性质命名的力 把按效果分解的分力或合力分析进去， 把按效果分解的分力或合力分析进去，受力图完成后再进行 力的合成或分解。最后呈现平衡图 力的合成或分解。最后呈现平衡图 ②区分内力和外力，对几个物体的整体进行受力分析时，这 区分内力和外力，对几个物体的整体进行受力分析时， 几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现， 几个物体间的作用力为内力，不能在受力图中出现，当把某 一物体单独隔离分析时，原来的内力变成了外力， 一物体单独隔离分析时，原来的内力变成了外力，要画在受 力图上。 力图上。
受力分析(共17张PPT)
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注意事项： 飞鸥网
• ①是物体的受力分析，而不是物体的施力 分析，不要把研究对象的受力与其它物体的 受力混淆
• ②在分析各力的过程中，要找到它的施力物 体，没有施力物体的力是不存在的，这样可 以防止漏力和添力
• ③受力分析的依据：力的产生条件和物体的运 动状态。
§3__4 受力分析
✓受力分析的重要性
受力分析不但在研究物体平衡时是必须的，而 且也是学习整个力学的基础知识，它也贯穿整
个高中物理学习之中。因此受力分析是极为重要
的。是解决力学问题的关键。
1、什么叫受力分析？
分析物体受到哪些力的作用 ，并用带箭头 的直线来表示所受的力 称为受力分析
隔离法：将研究对象从周围的物体中隔离出来，
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轻放到转动的传送带上
N
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加速下滑
轻放到转动的传送带上
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f
G
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光滑
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N1
光滑
N2
f G
T
G
N1 N2
f
G 粗糙
画出下图中光滑斜面上被一挡板挡住的静止钢球的 受力示意图。
F1
F1
F1
F2
F2
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T
N
G
T
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C
N2
B
A
G
分析A、B两个小球的受力情况 静止
A 静止
受力分析不但在研究物体平衡时是必须的，而且也是学习整个力学的基础知识，它也贯穿整个高中物理学习之中。
物体的受力分析
物体的受力分析一、受力分析的意义:力是改变物体运动状态的原因，要了解物体的运动，就必须对它的受力情况进行分析。
二、受力分析的基础1、正确掌握分析力的四个判据:条件判据、方向判据、性质判据、效果判据。
2、严格遵守：先重力→再弹力→后摩擦力→其它力→正确画出受力示意图的顺序3、正确掌握科学的思维方法和技巧(隔离法、整体法、假设法、极限法等)（一）弹力的有无及方向判断和大小计算专题1．弹力有无的判断“四法”(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。
此方法多用来判断形变较明显的情况。
(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力。
(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在。
(4)替换法：可以将硬的、形变不明显的施力物体用软的、易产生明显形变的物体来替换，看能否发生形态的变化，若发生形变，则此处一定有弹力。
2．弹力方向的确定(1)若接触面之一为平面，则弹力一定垂直于该平面．(2)若接触面之一为球面，则弹力一定过球心．(3)若接触面为曲面，则弹力一定垂直于曲面的过接触点的切面．(4)若接触处之一为直线，则弹力一定垂直于该直线3理想模型中的弹力比较：①轻绳：质量不计、松软、不可伸长的绳，绳中各处的张力大小相等；轻绳对物体只能产生拉力，不能产生压力；物体的运动状态改变的瞬间，拉力可以发生突变． ②轻杆：质量不计、不可伸长和压缩的杆；轻杆既能对物体产生压力，又能产生拉力，弹力方向不一定沿杆的方向；物体的运动状态改变的瞬间，拉力可以发生突变． ③弹性轻弹簧：质量不计、弹力与中心轴线重合，指向弹簧恢复原状方向．对物体能产生拉力，或压力；物体的运动状态改变的瞬间，拉力不能发生突变．例1：如图所示，将甲图中与小球接触的斜面去掉，小球无法在原位置保持静止，而把乙图中的斜面去掉，小球仍静止，故甲球受斜面的弹力，乙球不受斜面的弹力例2. 在下左图中，A 、B 两球间一定有弹力作用的是( B )例3. 在下右图中倾角为α的固定斜面上，两木块A 和B 间用轻杆相连，木A 的质量为m 1, 其与斜面的动摩擦因数为μ1；木块B 的质量为m 2, 其与斜面的动摩擦因数为μ2, 分析当两木块共同沿斜面下滑时轻杆的受力，此时轻杆受拉力还是压力？（12μμ=无弹力，12μμ<杆受拉力，12μμ>杆受压力）例4.如图1所示，四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端皆受到大小为F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F 的拉力作用，③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑动．若认为弹簧的质量都为零，以1234L L L L 、、、依次表示四个弹簧的伸长量，则( D )A 、21L L >B ．43L L >C 、13L L >D ．24L L = 例5.(2017.新课标Ⅲ)17．一根轻质弹性绳的两端分别固定在水平天花板上相距 80cm 的两点上，弹性绳的原长也为 80cm 。
物体的受力分析
古典力学理论在实践中又都出现了矛盾， 表现出真理的相对性。在新条件下，必 须修正原有的理论，建立新的概念，才 能正确指导实践，改造世界，并进一步 地发展力学理论，形成新的力学分支。 力学基础是一门理论性较强的技术 基础课。 学习理论力学的目的是: 1.直接解决工程问题。 2.是学习一系列后续课程的重要基础。
可用二个通过轴心的正交分力 Fx , Fy 表示。
(2) 、光滑圆柱铰链
约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成， 如剪刀。
约束力：
光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一 样，可用两个正交分力表示。
其中有作用反作用关系 Fcx Fcx , Fcy Fcy
一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销 钉单独取出。
取AB 梁，其受力图如图 (c)
CD 杆的受力图能否
画为图（d）所示？
若这样画，梁 AB的受 力图又如何改动?
例1-4 不计三铰拱桥的自重与摩 擦，画出左、右拱 AB, CB 的受力图与系统整体受力 图。
解：
右拱 CB 为二力构件，其受 力图如图（b）所示
取左拱AC ,其受力图 如图（c）所示
约束力：比径向轴承多一个轴向的约束反力，亦有三 个正交分力 FAx , FAy , FAz。
（1）光滑面约束——法向约束力 FN （2）柔索约束——张力 FT
（3）光滑铰链—— FAy FAx
（4）滚动支座—— FN⊥光滑面
球铰链——空间三正交分力
止推轴承——空间三正交分力
(3) 固定铰链支座
约束特点： 由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成。
约束力：与圆柱铰链相同
以上三种约束（经向轴承、光滑圆柱铰链、固定 铰链支座）其约束特性相同，均为轴与孔的配合 问题，都可称作光滑圆柱铰链。
物体的受力分析和受力简图
F （2）取左拱AC ,先画主动力， 再画约束力，其受力图如图所示。
F C
F C FAx FAy
F B
三、物体的受力分析与受力图
（3）取整体 ,先画主动力，再画约束力，其受力图如
F C
F B
F C
F D D
F E
E
习题课
讨论题：画杆件AC、BC的受力图。 解（1）取杆AC为研究对象，其受力图如图所示。 （2）取杆BC为研究对象，其受力图如图所示
B
G1
C
A
G2
FAx A
FAy
B FBx
FBy G1
FCy C FCx
FCx
C
FAy
G2
习题课
讨论：改为力G2作用在C点，作AC杆和BC杆的受力图。
F
B
C
FB
FC
习题课
例1-8 图示不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出绳子、梯子左右两部
分与整个系统受力图。 FAy
A
F
H
A
F
H
FAx FAx
A
FAy
A
F
H
D B
E
CB
D
F D
F E E
D CB
E C
F B
解（1）绳子受力图如图所示。
（2）梯子左边部分受力图如图所示 （3）梯子右边部分受力图如图所示 （4）整体受力图如图所示
FT
D FD
B
G
习题课
例1-7 如图a所示刚架由构件AB和CD用铰链C相连， A处是固定铰支座，B 、D
物理受力分析的方法
物理受力分析的方法
物理受力分析是通过对物体受力情况进行研究和分析，以确定物体所受力的性质、大小和方向。
以下是一些常见的物理受力分析方法：
1. 自由体图法：将物体从它所受到的外力中抽象出来，以便观察和分析各个力的作用情况。
可以绘制一个自由体图来表示物体和作用于该物体的所有力，并考虑物体所受的力和力的性质。
2. 力的分解法：将作用在物体上的力分解为平行或垂直于某一方向的分力，以便更好地分析力的作用效果和其它因素。
这个方法特别适用于复杂的受力情况。
3. 牛顿定律：利用牛顿定律分析物体的运动和力的作用。
第一定律说物体将保持原来的状态，或保持静止或匀速直线运动，除非有一个外力作用于它。
第二定律描述了力和物体加速度之间的关系，即力等于物体的质量乘以加速度。
第三定律说明了对于每个力的作用都会有一个相等大小但方向相反的反作用力。
4. 系统分析法：分析多个物体之间的相互作用和对其的作用力。
这种方法适用于系统中的物体相互关联并相互影响的情况。
5. 能量守恒原理：利用能量守恒原理分析物体的受力和受力后的行为。
这个方法特别适用于涉及运动和能量变化的问题。
以上是一些常见的物理受力分析方法，根据具体的受力情况和问题，可以选择合适的方法进行分析。
物体的受力分析及其运算技巧
•
静摩擦力的确定用假设法
正确地对物体进行受力分析，作出物体的 受力分析图，是解决力学问题的关键。
对物体进行受力分析的基本方法是隔离法和 整体法，其主要步骤如下：
（1）明确研究对象（可以是质点、结点、 物体、物体系）,及其所处的运动状态
（2）隔离物体：将研究对象从其周围物 体中隔离出来
（3）分析并找出研究对象所受的各种作用 力，并正确画出受力示意图。先重、弹、摩， 再是其他力。
动脑筋： 分析骑自行车匀速前进和推自行车 前进时，前后轮所受摩擦力的方向。
v1
v2
F2 F1
骑
F2
F1
推
例10.如图所示，木块放在粗糙的水平桌面 上，外力F1、F2沿水平方向作用在木块上， 木块处于静止状态，其中F1=10N，F2=2N. 若撤去力F1，则木块受到的摩擦力是(
). (A)8N，方向向右 (B)8N，方向向左 (C)2N，方向向右 (D)2N，方向向左
BD
例9.如图所示，A、B两均匀直杆上端分别用细线悬
挂于天花板上，下端搁在水平地面上，处于静止状态， 悬挂A杆的绳倾斜，悬挂B杆的绳恰好竖直，则关于 两杆的受力情况，下列说法中正确的有( ). (A)A、B都受三个力作用 (B)A、B都受四个力作用 (C)A受三个力，B受四个力 (D)A受四个力，B受三个力
注意：有摩擦力一定存在弹力；有弹力不一定 存在摩擦力。一个接触面上最多只可能有一个 摩擦力。
（4）检验：防止错力、多力和漏力。
注意事项： 1、不能总认为物体在运动方向上一定受到力的 作用。即在画力时要明确该力的施力物体是哪 一个。
2、受力分析是分析物体受到的力，不能把研究 对象对外界物体施加的力也画在受力图上。
• （2）弹力
建筑力学 物体的受力分析和受力图
3. 注意约束反力与约束类型相对应。 每解除一个约束，就有与它相应的约束反
力作用于研究对象；约束反力的方向要依据约 束的类型来画，不能根据主动力的方向来简单 推想。另外，同一约束反力在各受力图中假定 的指向应一致。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
F2
FCy
A
E
FAx FAy
B C FCx FB
F1 CH
F’Cx
D
F’Cy FD
特别注意：
⑴支座A、B、C处的反力，在不同的受力
图中应保持一致。 ⑵铰C处的反力，应符合作用力与反作用
力公理。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
当以若干物体组成的系统为研究对象时，系 统内各物体间的相互作用力称为内力；系统外的 物体作用于该系统中各物体的力称为外力。内力 对系统的作用效果相互抵消，因此可除去，并不 影响整个系统的平衡。
二、物体系统的受力图 物体系统包含多个物体，其受力图画法与
单个物体相同，只是研究对象可能是整个物体 系统或系统的某一部分或某一物体。
⑴画物体系统整体的受力图时，只须把整 体作为单个物体一样对待。
⑵画系统的某一部分或某一物体的受力图 时，只须把研究对象从系统中分离出来，同时 注意被拆开的联系处，有相应的约束反力，并 应符合作用力与反作用力公理。
A端为固定铰支座，B端为可动铰支座，如图所
示。试画出梁AB的受力图。
F
FAx
F
A
B
FAy O
FB
F
FA
FB
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
例1-3 一水平梁AB受已知力F作用，A端是固定 端支座，梁AB的自重不计，如图所示。试画出 梁AB的受力图。
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例1 图所示的结构由杆ABC、CD与滑轮B铰接组成。物体重W，用绳子挂在滑 轮上。设杆、滑轮及绳子的自重不计，并不考虑各处的摩擦，试分别画出滑轮 B（包括绳子）、杆CD、ABC及整个系统的受力图。
D
E
A B
FBY FTE FBX
C
FD
D
45°
H
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C
G
F'BX
F'C
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FD FTE FAX
A
D
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C
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FN FN
画AB杆、BC杆、整体的受力图。
q
A
D
F
B
C
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A D B
FBX FBY q
F'BY q F'BX
B
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FAY
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A
B
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画AB折 杆、CD 折杆、整 体的受力 图。 A
q
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B
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FCX FCY FAX
A B A
B
D
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FBY
FDY
q F'CY
F'CX C F
FAY
FBY
D
FDY
画GF杆、AB杆、CD杆受力图。
A
F
C
B F E
D
A
FAX FAY
G
F
B
FF
F G C
F'BY FEX F'F
E B D
FBY
FG
FEY
二、结构的计算简图
计算简图实际结构的简化模型
选用原则是：反映实际结构的主要性能；同
时便于分析和计算 包括以下内容的简化： 1.支座的简化 将工程结构的真实支座简化为力学中的理 想支座。
B FB
C FCY
FCX F´CX
F´CY
FD
【例3】三铰拱ACB如图所示。C处为铰链连接，A和 B处都是固定铰支座。在拱AC上作用有荷载P。若不 计拱的自重，试画出拱AC、BC及整体的受力图。
FC F´C FAX FB FAY
F´C FAX FAX FAY FAY FB
例4：试对图示人字梯各部分及整体进行受力分析。
力图是否正确？原因何在？
FD
D
FAX
FAY P1 FD
P2
FD
C D FAX C FAY P1 FD
FC
P2
FC
【例2】下图所示为一组合梁。梁受主动力P的作用。 C处为铰链连接，A处是固定铰支座，B和D处都是可 动铰支座。若不计梁的自重，试画出梁AC、CD及整 个梁AD的受力图。
FAX A FAY FB C
D
FD
FAX A FAY
C
C
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D G B E
FD FC
D
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FCX C
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F'D FAX A FAY
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B
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C
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G A B D C E
C
FT
E G
F'C1 FT FAX A FAY
B
FNB
D
G
FAX
F'D FAY
A
例:试对小球进行受力分析。
绳子
FTA A A G G F B
FTB B G
G
F A C B
FN1
α
FAX
A B
FAY F B
FB
画AC杆、BD 带滑轮、整体 受力图。
D
C
A
B
D
A
F'A
B
FBX FBY
FT
G
D A
FC
C
FT FT
C
FC
B
FBX FBY
FA
A
FT G
画AB杆、C物、 整体受力图。
B
A A
FAX
G1
FAY
FBXB G1
G2 C
FBY
FAX FAY
B
A
F'BY F'BX
G2
C
G1
FN2
例:试对AD杆和重物进行受力分析。
D
C
B A
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G
D FNB FNA A B C FT
G
例:试对AB杆进行受力 分析AB杆。
q A q FAX A
F B α
F
B
FAY
FB
BA
F FAX FAY 60°
a 3
60° F q
q
a 3
a 3
FB
例:试对AB杆进行受力 分析。
F
A
B
F
q A q FAX A FAY F B
二、结构的计算简图
2.结点的简化
结构中的杆件的交点称为结点 结构计算简图中的结点有：铰接点、刚结点、组 合结点等三种。 （1）铰接点：约束杆端的相对线位移、铰接点上各 杆件端部的夹角可以发生改变。 （2）刚结点：刚结点上各杆件刚性连接。杆件受荷 载作用产生变形时，结点上各杆件端部的夹角不发 生改变，相互约束杆端的相对位移及转动。 (3)组合结点：铰接点和刚接点的组合形式。
二、结构的计算简图
3.荷载的简化
（1）荷载的分类： A.按其作用在结构上的时间分为恒载和活荷载 B.按其作用在结构上的分布情况分为分布荷载和集中 荷载 C.按作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载 （2）在计算简图中一般将荷载简化为作用在构件 纵向轴线上的线荷载、集中力和集中力偶
思考题 如图所示，各物体处于平衡，试判断各图中所画受
物体系统受力分析及受力图
教学目标：
1、熟练画受力图的步骤及方法 2、掌握物体系统受力分析过程 3、会画单个物体和系统的受力图 4、了解结构计算简图的内容
重 点
1、画受力图的步骤及方法 2、画物体受力分析图注意的事项。
难 点
约束类型的判断及约束反力的正确画法
一、物体系统的受力图 几个物体通过一定的连接组合在一起称为物体系统。分析受力时步骤与单 个物体相同，当画系统整体时把整个系统看作一个物体进行受力分析，当分析 系统一部分时把研究对象从系统中脱离出来，并注意拆开处的约束反力是作用 力和反作用力的关系。 例1、某三角支架，其结构和受力如图所示，试对AB,CD杆进行受力分析。
AБайду номын сангаас
B F'BX
45° B
FAY
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C
例: 如图所示为一简易起重架计算简图。它 由三根杆AC、BC和DE连接而成，A处是固定铰 支座，B处是滚子，相当于一个可动铰支座， C处安装滑轮，滑轮轴相当于销钉。在绳子的 一端用力FT拉动使绳子的另一端重量为G重物 匀速缓慢地上升。设忽略各杆以及滑轮的自 重。试对重物连同滑轮、DE杆、BC杆、AC杆、 A AC杆连同滑轮和重物、整个系统进行受力分 析并画出它们的受力图。 FCY
FC
F
绳子
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FE
A
D E C B B
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F
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A
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FA
FB
通过以上各例的分析，现将画受力图时应注意的几点归纳 如下： （1） 使用常用的字母和符号标注各个约束反力。注意按 照原结构图上每个构件或杆件的尺寸和几何特征作图 （2） 约束反力与约束类型相对应 （3） 注意作用与反作用关系 （4） 只画外力，系统内各物体之间的相互作用是内力， 不需要画出 （5） 不要多画也不要漏画任何一个力；同一约束反力， 它的方向在各物体的受力图中必须一致。 （ 6）正确判断二力杆，二力杆中的两个力的作用线沿力作 用点的连线，且等值、反向